Рефрактометр Советский патент 1979 года по МПК G01N21/46 

I

Изобретение относится к области анаипитической измерительной техники и может быть применено в лабораторной и промьшшенной практике для измерения показателя преломления прозрачных и непрозрачных жидких сред.

Рефрактометрические методы контроля широко распространены в лабораторной практике различных отраслей промышленности - химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др.

Известен рефрактометр, содержащий прецизионное угломерное устройство, позволякицее измерять углы с погрешностью до 5, систему фотоэлектрического отсчета, которая состоит из датчика, представляющего собой фотоэлемент, перед которым установлен обтюратор, синхронный детектор, устройство кодирования угла перемещения отсчетного устройства в цифровой выход. Конструктивно система наведения и фотоэлектрическое устройство собраны на поворотном основании, жестко связанном приводныо валом, который вращается в прецизионных подшипниках 1 .

Однако эти рефрактометр ы обладают (цсзкой надежностью и чувствителькостью, что вызвано большим количеством элементов и сложностью конструкции .

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является рефрактометр содержащий источник света, формирователь узкого параллельного пучка, кюветный узел, блок синхронного преобразования угловых перемещений в цифровой выход 2.

Недостатком такого рефрактометра является низкая надежность и чувствительность измерений.

Целью изобретения является повышение нсщежности и чувствительности измерений.

Цель достигается тем, что в предлагаемом рефрактометре кюветный узел выполнен в виде двух одинаковых стеклянных полуцилиндров полного внутреннего отражения - неподвижного эталонного и измерительного, снабженного механиз иом поворота, при этом поверхности отражения полуцилиндров установлены в одной плоскости, а под углом полного внутреннего отражения к ним установлены примыкающие к выпуклым поверхностям полynHJiHHдров вогнутой поверхностью, общей для обоих полуцилиндров, неподвижная ци/1индрическая линза и вогнутыми поверхностями два плосковогнутых зерка ла, одно из которых закреплено непод вижно, а второе снабжено механизмом поворота. На чертеже показана оптико-электр ,ческая схема, которая содержит источник света 1, конденсор 2, диафраг му 3, обтюратор 4, оптические клинья 5, 6, полупрозрачное зеркало 7,плос ковогнутую цилиндрическую линзу 8, эталонный стеклянный полуцилиндр 9, измерительный стеклянный полуцилиндр 10, зеркала 11, 12, линзу 13, фотоприемник 14, коромысло 15, диафрагму 16, конденсор 17, источник света 18, реверсивный счетчик импульсов 19, усилитель 20, индикатор нуля 21, микрометрический винт 22, диск со штрихами 23, фотоприемник 24. Рефрактометр работает следуклцим образом. Свет, излучаемый источником света 1 , с помощью конденсора 2 и диафрагмы 3 формируется в узкий параллельньлй световой пучок, модулируется обтюратором 4, выполненным в виде цилиндра с двумя парами щелей, расположенных по высоте цилиндра и совмещенных друг относительно друга на 90. Затем пучок проходит соответственно один из оптических клиньев 5, б в зависимости от того, какая часть пучка перекрыта рбтюратйром, и полупрозрачное зеркало 7 и направляется в кюветный узел. Кювет ный узел выполнен в виде двух одина ковых стеклянных полуцилиндров - не подвижного эталонного 9 и измерител ного 10, вращающегося вокруг оси цилиндра. Полуцилиндры расположены таким образом, что световой пучок охватывает соответствуиидий полуцилиндр и входит в него со стороны цилиндрической поверхности под угло близким к критическому (стекло-дистиллат) к плоской грани, проходя1цей через центр цилиндра. Для сохранения параллельности светового пучка внутри полуцилиндра на входе светового пучка в полуцилиндры вплотную к последним установлена плосковогнутая цилиндрическая линза, изготов ленная из того же материала, что и полуцилиндры и имеющая радиус криви ны, равный радиусу полуцилиндров. На пути выхода светового пучка к полуцилиндрам примыкают два плосковогнутых зеркала 11 и 12, радиус кр визны которых равен радиусу кривизны полуцилиндров. Зеркала изготовле ны из того же материала, что и полу цилиндр. Зеркальное покрытие нанесе но со стороны плоской поверхности. Зеркало 12 неподвижно, а зеркало 11 вращается вокруг оси измерительного полуцилиндра. Угол поворота зеркала в два раза больше угла поворота самого полуцилиндра. -На отражательную поверхность и мерительного полуцилиндра помещают исследуемое вещество, а эталонного вещество, относительно которого происходит сравнение. Световой пучок, прошедший в полуцилиндр, отражается от его отражательной поверхности и попадает соответственно на одно из зеркал 11, 12, отразившись от последних вновь попадает на отражательную поверхность полуцилиндра. Вторично отразившись от отражательной поверхности полуцилиндра, световой пучок, выходящий из полуцилиндра, распространяется по тому же пути, что и входящий. Световой пучок, вышедший из полуцилиндров, отражается от полупрозрачного зеркала 7, концентрируется лицзой 13 и попадает на фотоприемник 14. На фотоприемник попадают световые лучи поочередно в зависимости от того, какой световой пучок перекрыт обтюратором. Сигнал от фотоприемника поступает в индикатор нуля 21, нулевое значение выхода которого наблюдается только в том случае, когда световые лучи падают на отражательн грань измерительного полуцилиндра, установленного под критическим углом, . соответствукицим исследуемому веществу. Подбор критического угла для данного исследуекюго вещества осуществляется поворотом измерительного полуцилиндра с помсяцью микрометрического винта 22, соединенного с полуцилиндром посредством корок1ысла 15. На микрометрическом винте жестко закреплен диск 23. На диске концентрически расположены штриховые дорожки, масштаб которых соответствует выбранной единице измерения - показатель преломления, концентрация содержания сухих веществ. Переход с одной дорожки на другую осуществляется путем изменения взаимного расположения оси диска и оптической оси вспомогательного цветового канала, сформированного от источника света 18 с помощью конденсатора 17 и диафрагмы 16. Параллельный световой пучок просвечивает соответствующую штриховую дорожку диска и направляется на фотоприемник 24, откуда сигнаип, усиливаясь усилителем 20, поступает на ревзрсивный счетчик импульсов 19, на котором фиксируются показания при поступлении сигнала от индикатора нуля. Электронно-измерительная часть рефрактометра позволяет фиксировать изменение освещенности, равное 0,05%. данный рефрактомет{5 позволяет повысить надежность измерений и чувствительность. Формула изобретения Рефрактометр, содержащий источник света, формирователь узкого параллельного пучка, кюветный узел, блок синхронного детектирования и систему преобразования угловых перемещений в цифровой выход, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности и чувствительности измерений кюветный узел выполнен в виде двух одинаковых стеклянных полуцилиндров полного внутреннего отражения-неподвижного эталонного и измерительного, снабженного механизмом поворота, при этом поверхности отражения полуцилиндров установлены в одной плоскости, а под углом полного внутреннего отражения к ним установлены примыкакмше к выпуклым поверхностям полуцилиндров

Vf

I г

вогнутой поверхностью, общей для обоих полуцилиндров, неподвижная цилиндрическая линза и вогнутыми поверхностями два плосковогнутых зеркала, одно из которых закреплено неподвижно, а второе снабжено механизмом поворота.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Лейкин М.В., Молочников Б.И., Исхаков Б.О. Лабораторный автоматический рефрактометр; Приборы и систеMi управления, 8, 1973, с. 215.

2.J, Gredel, О Peterson ZwetBtrehlrefractometer Messtechnik, 1972, 8(Г, Ы 10, p. 279-283.